RFID期末总结

简答题 (6*5=30)

1. RFID 系统的组成

   电子标签（tag），阅读器/读写器（reader），RFID中间件和应用系统软件组成
   

2. RFID 的工作原理

   

   1.读写器的天线发射一定频率的射频信号
   2.当电子标签进入读写器发射天线的工作区域时,电子标签产生足够的感应电流,电子标签获得能量后被激活
   3.电子标签将自身携带的信息通过内置天线发送出去
   4.读写器天线接收到从电子标签发来的载波信号
   5.读写器天线将载波信号传送到读写器
   6.读写器对接收的信号进行解调和解码,然后传送到系统高层进行相关处理
   7. 系统高层判断该电子标签合法性并针对不同设定做出响应处理
   

3. RFID 通信系统模型的框图

   

   

4. 读写器控制模块的构成框图

   

5. 电子标签的基本结构框图

   

   

   6. 根据工作频率不同,RFID的分类以及特点

      (1)低频系统(30kHz～300kHz -> 常见:125kHz和134.2kHz):
         技术简单;可靠成熟;无频率限制;存储的数据量少;阅读距离短;阅读天线方向性不强;
      (2)高频系统(3MHz～30MHz -> 常见:6.75MHz和13.56MHz):
         应用成熟;适用范围广;距离不够远;天线尺寸大;
       (3)超高频系统:
       	工作距离长;天线尺寸小;可定向识别;对人体有害;发射功率受限制;
       (4)微波系统(300MHZ-3000MHZ -> 常见:(433MHz、860/960MHz:超高频(UHF)频段)、2.45GHz和5.8GHz):
          工作距离更长;天线尺寸更小;读写器成本较高;标签内保存的数据量较大;阅读距离较远;
          (4-1)有源标签
          (4-2)无源标签
      

      (1)一位电子标签
         该系统读写器只能发出两种状态，这两种状态分别是“在读写器工作区有电子标签”和“在读写器工作区没有电子标签”
      (2)声表面波电子标签
      (3)含有芯片的电子标签
      (4)具有存储功能的电子标签
      

      

      1.按能量获取方式电子标签分为哪三类？各有什么特点？
      (1)有源。电能充足，工作可靠，信号传送距离远，体积大，价格高，寿命有限，传输距离随电力消耗越来越短。
      (2)半有源。标签未进入工作状态一直处于休眠状态，相当于无源标签。当标签进入读写器的读取区域，受到读写器发出的射频信号激励而进入工作状态，标签内部电池的作用主要在于弥补标签所处位置的射频场强不足，标签内部电池能量并不转换为射频能量，因而电池能量消耗很少，可维持几年甚至10年。
      (3)无源。使用寿命长，用于频繁读写场合，支持长时间读写和永久性存储，价格、体积及易用性都优于有源标签，但传输距离短，要求敏感性高的接收器才能可靠读写。
      2.按工作频率电子标签分为哪三类？其典型工作频率及典型应用是什么？
      （1）低频（LF）。125kHz，133kHz。动物、容器、电子闭锁防盗。
      （2）中高频（HF）。13.56MHz。公交卡、身份证、NFC、电子闭锁防盗、图书馆、屠宰场、资产管理等。
      （3）超高频与微波（UHF）。433.92MHz，862（902）~928MHz，2.45GHz，5.8GHz。车辆、电子身份证、仓储物流、电子闭锁防盗。
      

   7. U2280B 构成的读写器硬件、框图并简要说明。

      

   8. 电子标签的安全性

   (1)主动攻击(硬件攻击):认证
   (2)被动攻击(窃听手段):加密
   

   9. 滤波器的类型以及衰减曲线

   

分析与计算题(10*2=20)

1. 设计一个巴特沃斯低通滤波器并画出巴特沃斯低通滤波器的电路，其截止频率为200MHz，阻抗为 50Ω，在340MHz处插入损耗至少要有30dB衰减。

   首先, 要求在300MHz处的插入损耗特性的巴特沃斯滤波器的阶数. 
        (W/Wc)-1= 340/200-1= 0.7 (1分)
   查看附图, 横坐标选择0.7, 查看N=7,可以满足衰减>30DB查看附表, 当N=7,找出电导（2分）
   g0=g8=1,
   g1=g7= 0.445,
   g2=g6=1.247,
   g3=g5=1.8019,g4=2
   计算实际滤波器的元件值.（4分）
   C1’=C/(RsWc)=g1/(RsWc)=9.84 pF
   L2’=RsL/Wc=64.38 nH
   C3’=31.83 pF
   L4’= 64.38 nH
   C5’=9.84pF
   L6’= 64.38 nH
   C7’=9.84pF
   RS’= RL’=50
   

2. 设计一个切比雪夫低通滤波器并画出切比雪夫低通滤波器的电路。其中，滤波器的截止频率为400MHz，通带内波纹为 0.5 db，系统阻抗为 50Ω，在480MHz处插入损耗至少要有20dB衰减。

   首先, 要求在480MHz处的插入损耗特性的切比雪夫低通滤波器的阶数. 
        |W/Wc|-1= |480/400|-1= 0.2 (1分)
   查看附图, 横坐标选择0.2, 查看N=7,可以满足衰减>20DB（2分）
   查看附表, 当N=7,找出电导（2分）
   g0=g8=1,
   g1=g7= 1.7372,
   g2=g6=1.2583,
   g3=g5=2.6381,
   g4=1.3444
   计算实际滤波器的元件值.（2分）
   C1’=C/(RsWc)=g1/(RsWc)=9.84 pF
   L2’=RsL/Wc=64.38 nH
   C3’=31.83 pF
   L4’= 64.38 nH
   C5’=9.84pF
   L6’= 64.38 nH
   C7’=9.84pF
   RS’= RL’=50
   画图（3分）画π型或T型均可。
   

   设计题(20*1=20)

   全面

   RFID系统设计与说明，包含：
   系统结构
   关键技术
   系统工作流程

   软件说明

   答：

   基于RFID家门防盗系统

   

   

   

   

   1．防盗系统的工作原理
   汽车防盗装置的基本原理是将汽车启动的机械钥匙与电子标签相结合，即将小型电子标签直接装入到钥匙把手内，当一个具有正确识别码的钥匙插入点火开关后，汽车才能用正确的方式进行启动。
   该装置能够提供输出信号控制点火系统，即使有人以破坏的方式进入汽车内部，也不能通过配制钥匙启动汽车达到盗窃的目的。
   一个典型的汽车防盗系统由电子标签和读写器两部分组成。
   电子标签是信息的载体，应置于要识别的物体上或由个人携带；
   读写器可以具有读或读写的功能，这取决于系统所用电子标签的性能。
   2.防盗系统的组成
   硬件电路主要选择了电子标签、读写电路（采用芯片U2270B）、单片机（AT89S51）、语音报警电路、电源监控电路、存储接口电路和汽车发动机电子点火系统。
   语音报警电路以美国ISD公司的ISD2560为核心，该芯片集成EEPROM用于模拟语音信号写入，无需AD变换存放语音数据。
   3．硬件电路设计
   系统中的硬件电路主要选择了射频识别基站芯片U2270B、单片机AT89S51、语音合成芯片ISD2560和双RS232发送/接收器MAX232等。
   U2270B是非接触识别系统中一种典型的低频读写基站芯片，是电子标签和单片机之间的接口。
   U2270B一方面向电子标签传输能量、交换数据；另一方面负责电子标签与单片机之间的的数据通信。
   4.软件系统设计
   软件系统设计包括读卡软件设计、写卡软件设计、语音报警程序设计和串行通信程序设计等
    IC卡发射的数据由基站天线接收后，由U2270B处理后经基站的Output脚把得到的数据流发给微处理器AT89S51的输入口。
   这里基站只完成信号的接收和整流的工作，而信号解码的工作要由微处理器来完成。
   微处理器要根据输入信号在高电平、低电平的持续时间来模拟时序进行解码操作。
   

   小测题

   1. 校园一卡通的工作频率是多少? 13.56M

   2. ETC 不停车收费系统的工作频率一般是多少？ C . 5.8G

   3. 给出U2270B构成的读写器硬件、框图并简要说明。

      

   4. 试给出使用单片机和MFRC500构成读写器的硬件框图。并简要说明通信过程 。

   

   

   5. 分析微波读写器的防碰撞机制，并给出标签的状态转换图。

   

   1．按能量获取方式电子标签分为哪三类？各有什么特点？
   2.按工作频率电子标签分为哪三类？其典型工作频率及典型应用是什么？
   3.什么是中间件？

   基本的RFID系统一般由3部分组成：标签、阅读器以及应用支撑软件。
   中间件是应用支撑软件的一个重要组成部分，是衔接硬件设备如标签、阅读器和软件的桥梁。
   中间件的主要任务是对阅读器传来的与标签相关的数据进行过滤、汇总、计算、分组，减少从阅读器传往企业应用的大量原始数据、生成加入了语意解释的事件数据。
   可以说，中间件是RFID系统的“神经中枢”。
   

   4.泛在识别中心的技术体系架构由哪些部分组成？简述各部分的主要功能。

   泛在识别中心的技术体系架构由泛在识别码（ucode）、泛在通信器、信息系统服务器和ucode解析服务器等4部分组成。
   泛在识别码：为现实世界中的各种物品赋予固有的号码ucode，且通过计算机极易从物品中读取
   泛在通信器：1.将读取的ucode码信息传送到ucode解析服务器;2.从信息系统服务器获取有关信息
   信息系统服务器：存储并提供与ucode相关的各种信息
   ucode解析服务器：ucode解析服务器确定与ucode相关的信息存放在哪个信息系统服务器上
   

   5.比较主流的三大编码体系的区别。

   日本UID标准和欧美的EPC标准，主要涉及产品电子编码、射频识别系统及信息网络系统3个部分，其思路在多数层面上都是一致的；      
   但在使用的无线频段、信息位数和应用领域等方面有许多不同点。
   日本的射频标签采用的频段为2.45GHz和13.56MHz，欧美的EPC标准采用UHF频段，为902～928MHz。
   日本的射频标签的信息位数为128位，EPC 标准的位数为96位。
   在RFID技术的普及战略方面，EPCglobal将应用领域限定在物流领域，着重于成功的大规模应用；
   而UID中心则致力于RFID技术在人们生产和生活的各个领域中的应用，通过丰富的应用案例推进RFID技术的普及。
   

   编码体系	无线频段	编码位数	应用领域
   三大编码体系			主要涉及产品电子编码、射频识别系统及信息网络系统3个部分，其思路在多数层面上都是一致的
   UID	2.45 GHz + 13.56 MHz	128位	致力于 RFID 技术在生产生活的各个领域的应用
   EPC	UHF 频段 902~928MHz	96位	物流领域
   IOS/IEC标准			关注基本的模块构建、空中接口、涉及的数据结构及其实施问题

   6.RFID 中间件的作用。

《RFID 技术与应用》试题库（含答案）

最后一节课

1. RFID直接继承了雷达的概念,是无线电技术与雷达技术的结合。

2. RFID 系统组成

RFID由三部分组成：电子标签（tag），读写器（reader），应用系统软件。

3. 电子标签的组成

IC芯片 + 天线

4. RFID 读写器的构成

天线:
1.用来发射或接收无线电波的装置
2.将接收到的电磁波转换为电流信号，或将电流信号转换成电磁波发射出去
射频接口:
1.产生高频发射能量，**激活**标签并为其提供能量
2.对发射信号进行调制，将数据传输给电子标签
3.接收并调制来自电子标签的射频信号
逻辑控制单元:
1.执行从应用系统软件发出的命令
2.控制阅读器与电子标签的通信过程
3.信号的编码与解码
4.对阅读器和标签之间传输的数据进行加密和解密
5.执行防碰撞算法
6.对阅读器和标签进行身份验证

5. 天线场区

6. 数据传输原理

7. RFID 系统的基本模型

数据交换是目的;时序是数据交换的实现形式;能量是时序得以实现的基础

8. RFID的工作方式

全双⼯：双⽅双向通信；数据的发送和接收分流，分别由两根不同的线传输，通信双⽅能在同⼀时刻进⾏发送和接收操作。
半双⼯：双⽅单向通信；使⽤同⼀线路既接收⼜发送，虽然数据可以在两个⽅向上传送，但通信双⽅不能同时收发数据

9. RFID 的通信模型

10. 电子标签能量的获取

11.数字通信的主要性能指标

1.数据传输速率   2.带宽   3.误码率

12.通信握手

指读写器与电子标签双方在通信开始、结束和通信过程中的基本沟通。
通信握手要解决通信双方的工作状态、数据同步和信息确认等问题。
（1）优先通信。
	由通信协议确定谁优先通信，读写器或电子标签。无源和半有源系统，都是读写器先讲；有源系统，双方都有可能先讲。
（2）数据同步。
	读写器与电子标签在通信之前，要协调双方的位速率，保持数据同步。读写器与电子标签的通信是空间通信，数据传输采用串行方式进行。
（3）信息确认。
    确认读写器与电子标签之间信息的准确性，如果信息不正确，将请求重发。
    RFID的通信协议常采用自动连续重发，接收方比较数据后丢掉错误数据，保留正确数据。 

13.数字调制

射频识别系统采用 幅移键控(ASK) 调制

14.编码方法

曼彻斯特编码	1: 高到低跳变0: 低到高跳变
单极性归零编码	1: 发正电流,持续的时间短于一个码元宽度 0: 完全不发送电流

15.编码方式的选择因素

电子标签的: 1)能量来源 2)检错能力 3)时钟的提取

16.载波

将信号与一个固定频率的波进行相互作用，这个过程称为加载，这样一个固定频率的波称为载波。

17.三种调制工作原理 + 负载波调制

18. CRC 循环冗余校验

（1）把生成多项式转换成二进制数。由G（X） = X4 + X3 + 1可以知道（，它一共是5位（总位数等于最高位的幂次加1，即4+1=5），然后根据多项式各项的含义（多项式只列出二进制值为1的位，也就是这个二进制的第4位、第3位、第0位的二进制均为1，其它位均为0）很快就可得到它的二进制比特串为11001。

（2）求出CRC校验码。因为原数据帧10110011，在它后面再加4个0（CRC校验码的位数为4（校验码的位数比生成多项式的位数少1）），得到101100110000，然后把这个数以“模2除法”方式除以生成多项式，得到的余数，即CRC校验码为0100，如上图所示。
   
（3）把上步计算得到的CRC校验码0100替换原始帧101100110000后面的四个“0”，得到新帧101100110100。再把这个新帧发送到接收端。

（4）当以上新帧到达接收端后，接收端会把这个新帧再用上面选定的除数11001以“模2除法”方式去除，验证余数是否为0，如果为0，则证明该帧数据在传输过程中没有出现差错，否则出现了差错。

19. 防碰撞算法(原理)

• 纯 ALOHA 算法

  思想：只要用户有数据要发送，就尽管让他们发送
  标签读取过程：
      （1）各个标签随机的在某时间点上发送信息。
      （2）读写器检测收到的信息，判断是成功接收或者碰撞。
      （3）若判断发生碰撞，则标签随机等待一段时间再重新发送信息。
  

• 时隙 ALOHA 算法

  应答器只在规定的同步时隙（Slot）内才传输数据包。
  电子标签在每个帧内随机选择一个时隙发送数据
  

• 二进制搜索算法

  而是一种确定性的防碰撞算法
  二进制树模型和一定的顺序对所有的可能进行遍历
  前提是：读写器在解码时能够判断出现错误的位（曼彻斯特编码可以检测出碰撞位）；每个标签有一个唯一识别码UID
  

20.RFID 攻击

21.应答器直流电源电压的产生

1. 整流与滤波
    天线电路获得的耦合电压经整流电路后变换为单极性的交流信号，再经滤波电容Cp滤去高频成分，获得直流电压。滤波电容Cp同时又作为储能器件，以获得较强的负载能力。
2. 稳压电路
    滤波电容Cp两端输出的直流电压是不稳定的，当应答器（卡）与阅读器的距离变化时，随应答器线圈L2上耦合电压的变化而变化，而应答器内的电路需要有较高稳定性的直流电源电压，因此必须采用稳压电路。

22. 负载调制

电阻负载调制: 调幅过程

23. 滤波器设计(计算题)

24. 放大器稳定条件 图解判别法

(ab) |S11| < 1

(cd) |S11| > 1

第五章 电子标签

1.分类

2.一位电子标签工作原理 —> 射频法

只有1和0两种状态. 分别是“在读写器工作区有电子标签”和“在读写器工作区没有电子标签”。

射频法:
读写器发出某一频率的交变磁场，当交变磁场的频率与电子标签的谐振频率相同时，电子标签的振荡电路产生谐振，同时振荡电路中的电流对外部的交变磁场产生反作用，并导致交变磁场振幅减小。
读写器（检测器）如果检测到交变磁场减小，就将报警。当电子标签使用完毕后，用“去激活器”将电子标签销毁。

3.声表面波电子标签工作原理

换能器的两条总线与标签天线相连。
当读写器发送高频脉冲时，天线接收到高频脉冲通过叉指换能器转变为声表面波，并在晶体表面传播。
反射器对入射表面波部分反射，并返回到叉指换能器
叉指换能器又将反射声脉冲串转换为高频脉冲应答信号。

4.具有存储功能的电子标签的状态机

可归纳为 4 要素:1.现态;2.条件;3.动作;4.次态
能采取某种操作来响应一个外部事件。
具体采取的操作不仅取决于接收到的事件，还取决于各个事件的相对发生顺序。
因为装置能跟踪一个内部状态，会在收到事件后进行更新。
任何逻辑都可以建模成一系列事件与状态的组合。

第 6 章 读写器

1.RFID 系统分类

(1)低频系统(30kHz～300kHz -> 常见:125kHz和134.2kHz):
   技术简单;可靠成熟;无频率限制;存储的数据量少;阅读距离短;阅读天线方向性不强;
(2)高频系统(3MHz～30MHz -> 常见:6.75MHz和13.56MHz):
   应用成熟;适用范围广;距离不够远;天线尺寸大;
 (3)超高频系统:
 	工作距离长;天线尺寸小;可定向识别;对人体有害;发射功率受限制;
 (4)微波系统(300MHZ-3000MHZ -> 常见:(433MHz、860/960MHz:超高频(UHF)频段)、2.45GHz和5.8GHz):
    工作距离更长;天线尺寸更小;读写器成本较高;标签内保存的数据量较大;阅读距离较远;
    (4-1)有源标签
    (4-2)无源标签

2. U2270B 芯片

射频频率: 100 ~ 150kHz
传输速率: 5000 b/s
构成: 天线、射频读写基站芯片 U2270B 和微处理器

3. MF RC500 芯片

晶体振荡器: 产生高度稳定的信号
看门狗: 防止程序发生死循环，或者说程序跑飞。
是一个定时器电路。有一个输入和一个输出，输入叫做喂狗，输出一般连接到 MCU 的复位端。
MCU工作的时候，每隔一段时间输出一个信号到喂狗端，给看门狗电路清零，如果在超过规定的时间不喂狗，WDT定时超时，就会回给一个复位信号到达MCU，使MCU复位，防止MCU死机。

4. MF RC500芯片工作流程

对 MF RC500绝大多数的控制是通过读写 MF RC500 的寄存器实现的。
MFRC500共有64个寄存器，分为8个寄存器页，每页8个，每个寄存器都是8位。
单片机将这些寄存器作为片外RAM进行操作，要实现某个操作，只需将该操作对应的代码写入对应的地址即可。
当对应的电子标签进入读写器的有效范围时，电子标签耦合出自身工作的能量，并与读写器建立通信。

5. 微波读写器

1. 射频发射电路
射频发射电路完成载波以及调制信号的发射。
调制方式为ASK，调制深度选用100％，发射信号的输出衰减数字可控，使用FPGA进行配置。
2. 射频接收电路
射频接收电路主要实现标签返回信号的解调。
为降低后端DSP的处理难度，采用I、Q两路直接下变频的方式进行解调，如图所示。
3. 基带处理电路
基带处理电路是整个电路的控制中心，提供整个读写器硬件电路的控制信号，根据上位机的命令控制读写器的工作，包括编码、解码、CRC校验和防碰撞处理等。
为了保证电路的处理速度和可扩展性，在设计中采用了DSP芯片和FPGA芯片相结合的方式

6. 前向信号: 读写器 —> 标签 曼彻斯特编码

后向信号: 标签 —> 读写器 差动双相码

7.防碰撞机制

标签进入读写器的工作范围时，从离场“掉电”状态进入“准备”状态。读写器通过选择指令让处于“准备”状态的所有或部分标签进入“识别”状态。
当进入“识别”状态的标签多于一张时，就要通过碰撞仲裁实现标签的有效识别，其步骤如下：
a)所有处于“识别”状态且内部计数器为0的应答器发送他们的识别码
b)当有一个以上的标签发送时，读写器因不能正确识别应答信号而发送Fail 指令
c)所有接收到Fail指令且内部计数不等于0的标签计数加1。所有接收到fail指令且内部计数器等于0的标签将产生一个1或0的随机数，如果是1，则加1；如果是0，则计数器保持不变，并在此发送。

第 7 章 三大标准体系

第 8 章 中间件与系统集成

1. 中间件的作用

系统集成的数据接口

系统集成数据流向RFID硬件

集成的服务支持

第 9 章 应用系统构建

                                   | 区别 |

| ------- | --------------------------------------- | ---------------------------------------------------------- | ---- |
| ISO/IEC | | | |
| EPC | 版本号 + 域名管理者 + 对象分类 + 序列号 | 1.EPC 编码体系;2.射频识别系统;3.信息网络系统 | |
| UID | 128位 | 1.识别码(ucode);2.泛在通信器;3.信息服务器; 4.ucode解析服务 | |

第 8 章 中间件与系统集成

1. 中间件的作用

系统集成的数据接口

系统集成数据流向RFID硬件

集成的服务支持

第 9 章 应用系统构建

仿真实验

最后

以上就是动人雨为你收集整理的RFID期末总结的全部内容，希望文章能够帮你解决RFID期末总结所遇到的程序开发问题。

如果觉得靠谱客网站的内容还不错，欢迎将靠谱客网站推荐给程序员好友。